ЕДИНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ И СТАРЕНИЯ

СТАЛИ И СПЛАВЫ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ

МЕТОДЫ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЯ НА КОРРОЗИОННОЕ

РАСТРЕСКИВАНИЕ

ГОСТ 9.903-81

Издание


официальное



ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москв

а


РАЗРАБОТАН Академией наук СССР ИСПОЛНИТЕЛИ

В. А. Маричев, Д-р хим. наук; М. В. Конради, канд. техн, наук; Б. А. Зеле* нов, канд. техн, наук; О. И. Дружинин, канд. техн, наук, доц.; В. С. Синяв­ский, д-р техн, наук; В. П. Батраков, д-р техн, наук, проф.; Г. В. Козлова, канд. техн, наук (руководители темы); В. В. Лунин; А, В. Можаев, канд. техн, наук; В. В. Кафельников; Л. И, Белова; Г. С. Фомин, канд. хим. наук

ВНЕСЕН Академией наук СССР

Академик-секретарь Н. М. Эмануэль, академик

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В


ЕЙСТВИЕ Постановлением


Государст­



венного комитета СССР по стандартам от 2 апреля 1931 г. № 176$

М

Единая система защиты от коррозии и старения

СТАЛИ И СПЛАВЫ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ

етоды ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание

Unified system of corrosion and ageing protection
High-strength steels and alloys.

Accelerated test methods for corrosion cracking

П

ГОСТ 9.903-81

остановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 2 апреля ^981 г. № 1765 срок введения установлен

с 01.07. 1982 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на высокопрочные ста­ли и титановые сплавы (далее — материалы) и устанавливает методы ускоренных испытаний на коррозионное растрескивание образцов с предварительно созданными усталостными трещинами.

Сущность методов заключается в том, что образцы подверга­ют одновременному воздействию коррозионной среды и растяги­вающих напряжений, при котором поверхности трещины расходят­ся в направлении действующих напряжений симметрично относи­тельно плоскости исходной трещины.

Стандарт устанавливает три метода испытаний:

1—при постоянной нагрузке;

  1. — при ступенчато изменяемой нагрузке;

  2. — при постоянной деформации.

Критерием оценки стойкости материала к коррозионному рас­трескиванию является пороговый коэффициент интенсивности нап­ряжений /Сікр .

З

та трещины.

Значения К1КР

ния на стойкость к

Издание официальное


Перепечатка воспрещена


начения К1КР определяют для заданной продолжительности испытаний и (или) для условно принятого значения скорости рос­не могут быть использованы для оценки влия­коррозионному растрескиванию факторов, из­меняющих поверхностные свойства материалов (защитных покры­тий, поверхностного упрочнения и т. п.).



Термины, применяемые в стандарте, и их определения приве- дены в справочном приложении 1.

  1. МЕТОД 1

    1. Сущность метода определения Кікр при постоянной нагруз­ке на образец состоит в испытании серии образцов при различных исходных значениях коэффициента интенсивности напряжений при плоской деформации Лю и продолжительности испытаний 40 сут.

Допускается определять Лікр при другой продолжительности испытаний, установленной в технических условиях на материал» при этом сравнительные испытания материалов проводят при про­должительности испытаний 40 сут.

  1. Требования к образцам

    1. Минимальную толщину образцов (Smm) в миллиметрах ориентировочно вычисляют по формуле


где Ki коэффициент интенсивности напряжений при плоской де­формации, МПа • м в интервале от Л1КР до Кіс;

во,2— условный предел текучести материала при растяжении, МПа;

Ліс — определяют по нормативно-технической документации.

Для новых материалов ориентировочное значение Лікр выби­рают по справочному приложению 2 для материалов, близких по химическому составу, механическим и коррозионным свойствам.

Основными критериями выбора толщины образцов являются образование в процессе роста трещин поверхностей разрушения, перпендикулярных направлению действия растягивающих напря­жений, и отсутствие макроскопического разветвления растущих трещин, т. е. рост в процессе испытаний одной магистральной тре­щины. Эти критерии могут быть определены только после прове­дения предварительных испытаний. Если эти условия не выполня­ются, испытания повторяют на образцах толщиной 2S.

Если толщина S, определенная по формуле, составляет доли миллиметра» определение Лікр проводят на образцах сталей тол­щиной не менее 1 мм и титановых сплавов не менее 5 мм.

  1. Применяют следующие типы образцов в зависимости от

приложения нагрузки: ОР — осевое растяжение; КИ — консольный изгиб;

►РІ и ВРИ — внецентровое растяжение-

Тип, форма и размеры образцов приведены в обязательном

жриложении 3.

  1. Вырезку образцов из полуфабрикатов проводят в соот­ветствии с обязательным приложением 4.

Направление вырезки образца обозначают двумя буквами, пер-

вая из которых указывает направление нормали к плоскости тре­щины, а вторая — направление развития трещины в этой плоско­сти, и вносят в протокол испытаний рекомендуемого приложения 5.

  1. Проводят замер образцов. Длину, ширину и толщину об-

разцов вычисляют как среднее арифметическое трех измерений.

Данные измерений вносят в протокол испытаний.

  1. Количество образцов должно быть не менее трех при каж-

дом значении начальной нагрузки, для данного состояния мате­риала и направления вырезки образца.

    1. Образцы подвергают термической обработке в соответст­вии с требованиями стандартов или технических условий на ма­териал.

  1. Аппаратура, материалы и реактивы

    1. Машины йли приспособления, предназначенные для испы­таний металлов и сплавов на ползучесть и длительную прочность в соответствии с требованиями ГОСТ 3248—80 и ГОСТ 10145—80.

    2. Машины или вибраторы, обеспечивающие циклическое нагружение образцов при симметричном или пульсирующем цик­ле нагружения, типа универсальной испытательной машины МУП-20 по ГОСТ 7855—80.

    3. Микроскопы или другие приборы, позволяющие опреде­лять длину трещины с погрешностью не более 0,05 мм.

    4. Коррозионная среда — 3%-ный раствор хлористого нат­рия по ГОСТ 4233—77 в дистиллированной воде по ГОСТ 6709—72. В зависимости от условий эксплуатации реальных изделий допус­кается применять другие коррозионные среды.

    5. Спирт этиловый по ГОСТ 5962—67.

    6. Эксикатор по ГОСТ 6371—73.

  2. Подготовка к испытаниям

    1. Образцы обезжиривают и промывают этиловым спиртом.

    2. Усталостную трещину получают на воздухе при цикличе­ском растяжении или изгибе на машинах (п. 1.3.2) на полностью термически обработанных образцах. Циклическое нагружение под­бирают таким образом, чтобы скорость роста усталостной трещи­ны на последнем миллиметре не превышала 1 мм за 50000 циклов.

Не допускается применять окрашивающие растворы для облег­чения контроля за ростом усталостной трещины.

  1. Измеряют расчетную длину исходной трещины (механиче­ский надрез+усталостная трещина).

Длина усталостной трещины должна быть не менее 1,5 мм, не менее 5% длины исходной трещины и не менее толщины образца.

Разность, длигі усталостной трещины на обеих сторонах образ-

2 Зак. 117

9ца по должна превышать 10%. Если это требование не выполняет­ся, необходимо продолжить циклическое нагружение, предвари­тельно повертцв образец на 180° (оснастка при этом остается в первоначальном положении).

Результаты измерений вносят в протокол испытаний.

    1. Отклонение усталостной трещины от плоскости симмет­рии надреза не должно превышать 10°.

    2. Образцы маркируют по ГОСТ 9.019—74. Маркировку наносят на расстоянии не менее 20 мм от плоскости исходной устало­стной трещины. Данные вносят в протокол испытаний.

    3. Подготовленные к испытаниям образцы с усталостной тре­щиной храпят в эксикаторе.

    4. Определяют критический коэффициент интенсивности нап­ряжений па воздухе Юс.

  1. Проведение испытаний

    1. Образцы устанавливают в захваты испытательной маши­ны и подводят коррозионную среду. Объем раствора на 1 см2 по­верхности образца должен быть не менее 10 см3.

    2. Образцы нагружают до значения начального коэффици­ента интенсивности напряжений К ю, который вычисляют по фор­муле

К = Ж • Лдс,

где ^<1.

Расчетные значения Кю вносят в протокол испытаний.

  1. Испытания проводят при температуре 291—298 К С18— 25°С). Допускается проводить испытания при температурах, со­ответствующих условиям эксплуатации изделий.

  2. Проводят контроль за разрушением образцов через 0,5 ч после начала испытаний, далее через 1, 2, 4, 6, 8 ч, далее четыре раза в сутки. Допускаются другие интервалы времени.

  3. Фиксируют время до разрушения образцов и вносят его в протокол испытаний.

  4. Если за 40 сут образцы не разрушились, их разгружают, снимают с испытательной машины, высушивают при температуре 373—423 К (100—150°С) и разрушают на испытательной машине на воздухе.

  5. Определяют конечную длину трещины (исходная трещи­на -ькоррозионная трещина) всех образцов как среднее арифмети­ческое трех измерений: на V4, V2 и 3/4 толщины. Результаты измере­ний вносят в протокол испытаний.

  6. По конечной длине трещины и формулам (п. 1.6.4) вы­числяют действительное значение Лю- Данные вносят в протокол испытаний.

  7. Образцы с коррозионной трещиной более 0,1 мм относят к разрушившимся образцам.

1.5 10. Если за 40 с^т разрушились все образцы при Ліо>О,1Кіс, определение Kikp повторяют в интервале от Ajo=O до Лю^ОДКщ.

15 11. Если ни один из образцов не разрушился (в том числе при /<ю=0,9/<ю), определяют /<ікр по методу 2.

  1. Определение Кікр проводят с погрешностью не более 10%.

1.6. Обработка результатов

  1. 1. К1кр определяют графическим или расчетным способом.

  2. Графический способ определения состоит в построении за­висимости где т— время до разрушения образцов.

За Kikp принимают коэффициент интенсивности напряжений, соогветствмощий времени испытаний 40 сут.

  1. По расчетному способу Лікр вычисляют как среднее арифметическое трех минимальных значений Кю разрушившихся и трех максимальных значений Кю неразрушившихся образцов.

Если разность значений более 10%, определяют Лікр в более узком интервале (Лю^О,?—1,5Кікр )•

1.6 4. Кіс» Лю и Кікр вычисляют по формулам:

для образцов типа ОР



где Р - нагрузка на образец, Н;

I — конечная длина трещины, м;

S — толщина образца, м;.

D ширина образца, м;

у op — коэффициент, вычисляемый по формуле

_ 1,99—0,41 ( 4- )+18,7о( 4- Г- 38,48( 4- )’+ 53,85(4-)* ;

-'ОР ’ ’ о / ' х 6 / b J ' ’ о / т

для образцов типа КИ

4,12-Лї м"У км.

где М — изгибающий момент, Н • м;

г/ки—коэффициент, вычисляемый по формуле

У к и — рл-3—а’ , где а = 1 ;

для образцов типа ВР



где £/вр — коэффициент, рассчитываемый по формулам:

2

для

ь

W 1

1,03,

Н~

где Н — размер образца, определяемый по черт. 3 обязательного приложения 3, м.

Значения z/op, //к и и у вр приведены в справочном приложе­нии 6.

1 6 5 Значения К ікр вносят в протокол испытаний.

  1. МЕТОД 2

  1. 1 Сущность метода определения /(їм при ступенчато изме­няемой нагрузке на образец (метод остановки трещины вне зоны пластической деформации у вершины исходной усталостной тре­щины) состоит в постепенном ступенчатом увеличении нагрузки на образец до начала роста трещины, проращивании трещины че­рез исходную зону пластической деформации не менее 1 мм для высокопрочных сталей и 2,5 мм для титановых сплавов и посте­пенном Снижении нагрузки до полной остановки роста трещины.

За Кікр принимают коэффициент интенсивности напряжений, соответствующий остановке трещины

  1. 2 Требования к образцам — по п 12

Количество образцов не менее трех для данного состояния ма­териала и направления вырезки образца.

  1. Аппаратура, материалы и реактивы

  2. 1 Машины или приспособления, предназначенные для ста­тического нагружения и обеспечивающие возможность проведения следующих операций:

измерять и поддерживать постоянную нагрузку в течение все­го процесса испытаний с погрешностью не более 1%;

плавно нагружать образцы,

надежно центрировать образцы (например, машина разрывная типа Р-5 по ГОСТ 7855—80)

  1. 3.2. Машины или вибраторы — в соответствии с требованиями п. 1 3.2.

  2. 3.3. Микроскопы или другие приборы — в соответствии с тре­бованиями п. 1.3 3.3.4. Установки обеспечивающие непрерывное измерение дли­ны трещины и непрерывную запись измеряемого параметра, чув­ствительностью не ниже 0,001 мм прироста трещины.